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地球上地壳存在的物质都是由原子、分子、离子构成的。但是,在宇宙中,许多星球、星际物质并不完全是这样,宇宙中由元素原子构成的物质只占约4%。
拿太阳来说,太阳是个充满氢元素的恒星。现在的太阳,按质量计约71%是氢原子核,剩下的几乎都是氦原子核,只有少于2%是其他的元素。
在太阳上,不断发生氢核的核聚变反应。从太阳光谱的分析可知,氢核在几百万摄氏度高温下即可聚变成氦核。
太阳中心处于极高温(即1.5×107℃)和极高压[2×1011atm(大气压)]状态下,四个氢核会聚变成一个氦核,从而释放出巨大能量。依据科学家计算,1g氢核聚变为氦核时,能产生6.21×1011J的热能(相当于燃烧2700t标准煤所放出的热量)。太阳从诞生到现在,已经存在了大约45.7亿年,仅损耗了其总质量的0.03%。估计太阳寿命约100亿年,在约50亿~60亿年之后,太阳内部的氢会耗尽,但是它的质量损耗也不过是总质量的0.06%。那时,太阳的核心将发生坍缩,导致温度上升,一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。这个氦聚变的过程产生的能量比氢聚变少,但温度会更高,太阳的外层将膨胀,并且把一部分外层大气释放到太空中。
所以,太阳的“燃烧”(图1-21)并非氢气的燃烧,不属于化学变化,是一种核聚变反应。
图1-21 太阳在不停地“燃烧”